EP4355923A1 - Bande en alliage 6xxx et procede de fabrication - Google Patents

Bande en alliage 6xxx et procede de fabrication

Info

Publication number
EP4355923A1
EP4355923A1 EP22744252.2A EP22744252A EP4355923A1 EP 4355923 A1 EP4355923 A1 EP 4355923A1 EP 22744252 A EP22744252 A EP 22744252A EP 4355923 A1 EP4355923 A1 EP 4355923A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
strip
temperature
aluminum alloy
content
another embodiment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22744252.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Sabine PHILIPPE
Diana KOSCHEL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Constellium Neuf Brisach SAS
Original Assignee
Constellium Neuf Brisach SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Constellium Neuf Brisach SAS filed Critical Constellium Neuf Brisach SAS
Publication of EP4355923A1 publication Critical patent/EP4355923A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/002—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working by rapid cooling or quenching; cooling agents used therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/043—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with silicon as the next major constituent

Definitions

  • the invention relates to the field of aluminum alloy strips intended for the manufacture by stamping of bodywork parts for the body-in-white of motor vehicles.
  • Aluminum alloys are increasingly used in automobile construction to reduce the weight of vehicles and thus reduce fuel consumption and greenhouse gas emissions.
  • Aluminum alloy strips are used in particular for the manufacture of many "body-in-white” parts, among which are the body skin parts (or exterior body panels) such as the front fenders, roofs or roofs, skins hood, trunk or door.
  • Application WO2013/037919 discloses a method for manufacturing a strip of AlMgSi alloy, consisting in casting a rolling plate from an AlMgSi alloy, in subjecting said rolling plate to homogenization, in carrying the rolling plate at the rolling temperature to hot roll it and then, optionally, cold roll it until the final thickness is reached.
  • the objective of providing an improved process for manufacturing an aluminum strip in an AIMgSi alloy, making it possible to make the process for manufacturing AIMgSi aluminum strips having very good deformation properties more reliable, is achieved by producing a hot strip whose temperature is greater than 130°C, preferably between 135°C and at most 250°C, preferably does not exceed 230°C, when it leaves the last hot rolling pass for then winding said hot strip at this temperature.
  • Application JP11172390 discloses an alloy having a composition consisting of, by weight, one or more types selected from 0.2-2.0% Mg, 0.3-3.0% Si, ⁇ +0.8% Cu, 0 0.01-10.4% Mn, 0.01-0.4% Cr, 0.01-0.4% Zr, 0.01-0.4% V, 0.03-0.5% Fe, 0.005 to 0.2% Ti and 0.01 to 3.0% Zn and the balance Al with unavoidable impurities.
  • the cooling of the second stage is carried out until 35°C according to the inequality - l ⁇ log(R) ⁇ (0.0178T-1.289), where R is the cooling rate average (°C/h) at second stage cooling and T is the finishing temperature in °C of the first cooling stage.
  • the invention aims to obtain an excellent compromise between all the properties sought and in particular between formability and corrosion resistance.
  • the formability of the strip is assessed in the T4 state after maturation, the maturation corresponding to the duration of transport and storage between the quenching of the strip and its stamping in the form of a part. Corrosion is assessed on the finished part, so after stamping the strip, painting and baking the paintings.
  • the baking of paints is also known to those skilled in the art as "bake hardening" because it simultaneously allows the hardening, by tempering, of the stamped strip to obtain the properties necessary for the use of the part on a motor vehicle. .
  • An object of the invention is an aluminum alloy strip of composition, in% by weight:
  • Another object of the invention is a method of manufacturing an aluminum alloy strip according to the invention comprising the steps of: a. Casting of a plate, preferably by semi-continuous vertical casting, in an alloy according to the invention, b. Homogenization of the plate preferably at a temperature between 500°C and 600°C, more preferably between 540 and 580°C and preferably between 1 hour and 12 hours, optionally followed by a second stage between 420°C and 550°C d a maximum duration of 4 hours, c. Cooling of the plate to the hot rolling start temperature between 350°C and 550°C at a cooling rate preferably greater than 150°C/h or cooling of the plate to room temperature then reheating of the plate to the temperature of said hot rolling start temperature, d.
  • Hot rolling the plate into a strip at the hot rolling end temperature between 250°C and 450°C e.
  • Cold rolling of the strip optionally in two parts separated by an intermediate annealing, preferably in a coil, f.
  • Dissolution of the strip preferably between 500°C and 600°C for preferably 10s to 60s, followed by quenching, g.
  • Another object of the invention is a body part a. Supply of an aluminum alloy strip according to the invention, b. Stamping, c. painting, d. Baking of the paints between 15 and 60 minutes at a temperature between 120 and 200°C, characterized in that the average length of the filiform corrosion filaments, after a corrosion test according to EN 3665, in the sanded area is less than 2 mm, preferably 1 mm or that the average length of the filiform corrosion filaments is in the unsanded zone, less than 1 mm, preferably less than 0.8 mm.
  • FIG. 1 This figure is a photo of a strip sample after a lineage test.
  • FIG. 2 This figure specifies the dimensions in mm of the tools used to determine the value of the parameter known to those skilled in the art as LDH (Limit Dome Height) characteristic of the ability to draw the material.
  • LDH Limit Dome Height
  • FIG. 3 This figure shows the variation of the elongation during the maturation time with the data of table 5.
  • FIG. 4 This figure shows the variation of the work hardening coefficient during the aging period with the data in table 6.
  • FIG. 5 This figure shows the variation of the elastic limit and the rupture limit during the time of maturation with the data of table 5.
  • FIG. 6 This figure shows the variation of the bend angle during the ripening time with the data in Table 9.
  • the metallurgical states in question are designated according to the European standard EN-515.
  • the static mechanical characteristics in tension in other words the breaking strength Rm, the conventional yield strength at 0.2% elongation Rp0.2, the elongation at necking Ag% and the elongation at break A %, are determined by a tensile test according to standard NF EN ISO 6892-1, the sampling and direction of the test being defined by standard EN 485-1.
  • the work hardening coefficient n is evaluated according to standard EN ISO 10275.
  • the modulus of elasticity is measured according to the ASTM 1876 standard.
  • the Lankford anisotropy coefficient is measured according to EN ISO 10113.
  • Filiform corrosion is characterized with the EN 3665 standard.
  • the samples for this characterization are prepared in the following way: pre-traction of 2% in the transverse direction of rolling, sanding typical of a repair of a surface defect, then treatments usual automotive industry surface coatings and paint curing with the typical treatment of 180°C for 20 minutes. Sanding is done with a P150 grit paper for 10 seconds. Some samples are not sanded. Before the corrosion test, the painted samples are scratched with a width of 1 mm to expose the metal of the aluminum strip sample through the paint layer.
  • alpha norm The bending angles, called alpha norm, are determined by 3-point bending test according to the NF EN ISO 7438 standard and the VDA 238-100 and VDA 239-200 version 2017 procedures.
  • a thin strip or to simplify a strip, is a rolled product with a rectangular cross-section whose uniform thickness is between 0.20 mm and 6 mm.
  • the LDH parameter is widely used for the evaluation of the drawability of strips. It has been the subject of numerous publications, in particular that of R. Thompson, "The LDH test to evaluate sheet metal formability - Final Report of the LDH Committee of the North American Deep Drawing Research Group", SAE conference, Detroit, 1993, SAE Paper No. 930815. This is a stamping test of a blank blocked at the periphery by a rod. The blank holder pressure is adjusted to prevent slippage in the rod. The blank, with dimensions of 120 mm x 160 mm, is stressed in a mode close to plane deformation. The punch used is hemispherical. Figure 2 specifies the dimensions of the tools used to perform this test. The hemispherical punch has a radius of 50.8mm.
  • the ring between the die and the side clamp has a diameter of 132.6 mm, the axis of which is common with the axis of the punch and the axis of a bore of the side clamp and the die.
  • the bore of the side clamp and the die has a diameter of 101.6 mm.
  • One 6.3 mm radius chamfer is placed on the die, around the bore and opposite the sidewall clamp.
  • the lubrication between the punch and the strip is ensured by graphite grease, for example Shell HDM2 grease.
  • the punch descent speed is 50 mm/min.
  • the so-called LDH value is the value of the displacement of the punch at break, ie the limiting depth of stamping. The break is detected by a reduction in the drawing force of 20 daN.
  • the so-called LDH value actually corresponds to the average of three tests, giving a 95% confidence interval on the measurement of 0.2 mm.
  • the invention is based on the fact that it is possible, thanks to a suitable composition, tolerant to the presence of copper, to obtain strips combining excellent aptitude for drawing after solution treatment, quenching and maturation at the temperature ambient temperature and very good corrosion resistance after paint baking treatment.
  • resistance to filiform corrosion is an important property for use on bodywork parts. These parts are exposed to scratches or accidental or even malevolent impacts. When the scratch or impact is deep enough in the paintwork, the metal is exposed to the external environment and filiform corrosion may appear. Filiform corrosion is a mode of corrosion that starts from the scratch or the impact and spreads to the surface of the metal under the paint. A small scratch or impact can therefore cause a large, particularly visible damaged surface.
  • the strip according to the invention has excellent resistance to filiform corrosion after deformation, painting and baking paints.
  • the deformation is 2% in the direction perpendicular to the rolling direction.
  • Part of the surface of the samples is sanded because this corresponds to repairs for a surface defect during the production of the body parts.
  • These sanded surfaces are generally more susceptible to filiform corrosion.
  • the painting includes all the operations known per se of surface preparation, cataphoresis and then painting. Paint baking, also known as bake hardening, can be simulated by treatment at 180°C for 20 minutes.
  • the average length of the filiform corrosion filaments in the sanded zone is less than 2 mm, preferably less than 1 mm.
  • the average length of the filiform corrosion filaments is less than 1 mm, preferably less than 0.8 mm.
  • the 0.7 to 1.0 mm thick aluminum alloy strip according to the invention in the T4 condition has a minimum LDH of at least 26.0 mm.
  • the strip of thickness between 1.1 and 1.5 mm according to the invention in the T4 condition has a minimum LDH of at least 26.5 mm. This property is important for stamping complex geometries.
  • the strip according to the invention in the T4 state is characterized by a strain hardening coefficient at relatively high deformations between 14 and 16% greater than 0.26.
  • the strip according to the invention in the T4 state has a bend angle TT of at least 100°, preferably at least 120° or a bend angle TL of at least 120°, preferably of at least 145°.
  • Si Silicon is, along with magnesium, the first alloying element of the aluminium-magnesium-silicon systems (AA6xxx family) to form the intermetallic compounds Mg2Si or Mg 5 Si 6 which contribute to the structural hardening of these alloys during the firing of metals. paintings.
  • the Si content is between 1.2 and 1.5%. A higher content degrades the bendability and the mechanical strength after baking of the paints because the Si cannot be correctly put into solution. When the Si content is close to the maximum mentioned above, it is necessary to increase the duration of the solution treatment, which degrades the productivity, to ensure the correct solution treatment of the Si.
  • a compromise between the formability and the productivity is a Si content of 1.25% to 1.45%, preferably 1.25% to 1.40%, more preferably 1.30% to 1.35%.
  • the minimum Si content is 1.25% and the maximum is 1.50% or 1.45% or 1.40% or 1.35% or 1.30%.
  • the minimum Si content is 1.30% and the maximum is 1.50% or 1.45% or 1.40% or 1.35%.
  • the minimum Si content is 1.35% and the maximum is 1.50% or 1.45% or 1.40%.
  • the minimum Si content is 1.40% and the maximum is 1.50% or 1.45%.
  • the minimum Si content is 1.45% and the maximum is 1.50%.
  • the Si content is in excess with respect to the Mg content to obtain the required formability.
  • the excess of Si content over Mg content is the difference between the Si content minus the Mg content.
  • the excess of Si content over Mg content is at least 0.95% by weight, preferably at least 1.00% by weight.
  • Fe Iron is generally considered an undesirable impurity. The presence of iron-containing intermetallic compounds is generally associated with a decrease in local formability. However, very pure alloys are expensive.
  • a compromise is an Fe content less than or equal to 0.25%, preferably less than or equal to 0.20% and preferably greater than or equal to 0.05%, more preferably greater than or equal to 0.10%.
  • the Fe content is at least 0.05% and at most 0.25% or 0.20% or 0.15% or 0.10%. In another embodiment, the Fe content is at least 0.10% and at most 0.25% or 0.20% or 0.15%. In another embodiment, the Fe content is at least 0.15% and at most 0.25% or 0.20%. In another embodiment, the Fe content is at least 0.20% and at most 0.25%.
  • Mn Manganese has an effect similar to iron in its contribution to common intermetallic precipitates.
  • the maximum Mn content is 0.15%. In one embodiment, the Mn content is a minimum of 0.05% and a maximum of 0.15% or 0.10%. In another embodiment, the Mn content is at least 0.10% and at most 0.15%.
  • Mg Generally, the level of mechanical characteristics of alloys of the AA6xxx family increases with the magnesium content. Combined with silicon to form the intermetallic compounds Mg2Si or Mg 5 SÎ 6 , magnesium contributes to the increase of the mechanical properties such as the mechanical resistance after the baking of the paints.
  • the Mg content is between 0.20 and 0.45%. Too high a Mg content reduces the solubility of Si during solution treatment, which degrades the formability of the strip.
  • a compromise between the solubility of Si and the increase in the mechanical resistance after baking of the paints is a content preferably less than or equal to 0.39%, more preferably 0.35%, more preferably 0.34%, more preferably 0, 33%.
  • the Mg content is at least 0.25% and at most 0.45% or 0.40% or 0.35% or 0.30%. In one embodiment, the Mg content is at least 0.30% and at most 0.45% or 0.40% or 0.35%. In one embodiment, the Mg content is at least 0.35% and at most 0.45% or 0.40%. In one embodiment, the Mg content is at least 0.40% and at most 0.45%.
  • Mg and Si are also important because, surprisingly, it allows the presence of Cu in the alloy, as described below.
  • Cu In alloys of the AA6000 family, copper is an element participating in hardening precipitation but it is known to degrade corrosion resistance.
  • the copper content is a maximum of 0.05%. Allowing the presence of copper in the alloy is economically advantageous because it makes it possible to recycle scrap and scrap aluminum which contains it.
  • the presence of copper can come both from offcuts and waste as such, but may be due to accidental introduction. For example, during the dismantling of an end-of-life vehicle, it suffices inadvertently to leave a copper electric wire with the aluminum parts to pollute a plate obtained with recycled aluminum alloy.
  • the Cu content is at least 0.01% and at most 0.05% or 0.04% or 0.03% or 0.02%.
  • the Cu content is at least 0.02% and at most 0.05% or 0.04% or 0.03%. In one embodiment, the Cu content is at least 0.03% and at most 0.05% or 0.04%. In one embodiment, the Cu content is at least 0.04% and at most 0.05%.
  • Ti This element can promote hardening by solid solution leading to the level of mechanical characteristics required and this element has moreover a favorable effect on the ductility in service and the resistance to corrosion.
  • a maximum content of 0.15% for Ti is required to avoid the conditions of formation of the primary phases during vertical casting, which have a detrimental effect on all of the claimed properties.
  • the Ti content is at least 0.01% and at most 0.15% or 0.12% or 0.10% or 0.08% or 0.06% or 0.04 % or 0.03% or 0.02%.
  • the Ti content is at least 0.02% and at most 0.15% or 0.12% or 0.10% or 0.08% or 0.06% or 0, 04% or 0.03%.
  • the Ti content is at least 0.03% and at most 0.15% or 0.12% or 0.10% or 0.08% or 0.06% or 0, 04%. In another embodiment, the Ti content is at least 0.03% and at most 0.15% or 0.12% or 0.10% or 0.08% or 0.06% or 0, 04%. In another embodiment, the Ti content is at least 0.04% and at most 0.15% or 012% or 0.10% or 0.08% or 0.06%. In another embodiment, the Ti content is at least 0.06% and at most 0.15% or 0.12% or 0.10% or 0.08%. In another embodiment, the Ti content is at least 0.08% and at most 0.15% or 0.12% or 0.10%. In another embodiment, the Ti content is at least 0.10% and at most 0.15% or 0.12%. In another embodiment, the Ti content is at least 0.12% and at most 0.15%.
  • the Cr content is at least 0.002% and at most 0.09% because it serves as a hardening element. It can be added to refine the grains and stabilize the structure. In one embodiment, the Cr content is at least 0.002% and at most 0.09% or 0.08% or 0.06% or 0.04% or 0.03% or 0.02% or 0.01%. In another embodiment, the Cr content is at least 0.01% and at most 0.09% or 0.08% or 0.06% or 0.04% or 0.03% or 0, 02%. In another embodiment, the Cr content is at least 0.02% and at most 0.09% or 0.08% or 0.06% or 0.04% or 0.03%.
  • the Cr content is at least 0.03% and at most 0.09% or 0.08% or 0.06% or 0.04%. In another embodiment, the Cr content is at least 0.04% and at most 0.15% or 0.12% or 0.10% or 0.08% or 0.06%. In another embodiment, the Cr content is at least 0.06% and at most 0.09% or 0.08%. In another embodiment, the Cr content is at least 0.08% and at most 0.09%. Ni: The Ni content is at most 0.15%. The alloy is tolerant to the presence of nickel which can be introduced through recycling.
  • the Ni content is at least 0.002% and at most 0.15% or 0.12% or 0.10% or 0.08% or 0.06% or 0.04% or 0.03% or 0.02% or 0.01% or 0.005%. In another embodiment, the Ni content is at least 0.005% and at most 0.15% or 0.12% or 0.10% or 0.08% or 0.06% or 0.04% or 0.03% or 0.02% or 0.01%. In another embodiment, the Ni content is at least 0.01% and at most 0.15% or 0.12% or 0.10% or 0.08% or 0.06% or 0, 04% or 0.03% or 0.02%.
  • the Ni content is at least 0.02% and at most 0.15% or 0.12% or 0.10% or 0.08% or 0.06% or 0, 04% or 0.03%. In another embodiment, the Ni content is at least 0.03% and at most 0.15% or 0.12% or 0.10% or 0.08% or 0.06% or 0, 04%. In another embodiment, the Ni content is at least 0.04% and at most 0.15% or 0.12% or 0.10% or 0.08% or 0.06%. In another embodiment, the Ni content is at least 0.06% and at most 0.15% or 0.12% or 0.10% or 0.08%. In another embodiment, the Ni content is at least 0.08% and at most 0.15% or 0.12% or 0.10%. In another embodiment, the Ni content is at least 0.10% and at most 0.15% or 0.12%. In another embodiment, the Ni content is at least 0.12% and at most 0.15%.
  • Zn The content is a maximum of 0.15% so as not to degrade the corrosion resistance. Since Zn is an additive element in aluminum alloys, it is advantageous to accept it for the purpose of recycling aluminum offcuts and waste, in particular from end-of-life vehicles. Indeed, Zn is used in certain alloys of certain components such as heat exchangers. In one embodiment, the Zn content is at least 0.001% and at most 0.15% or 0.12% or 0.10% or 0.08% or 0.06% or 0.04% or 0 .03% or 0.02% or 0.01% or 0.005% or 0.002%.
  • the Zn content is at least 0.002% and at most 0.15% or 0.12% or 0.10% or 0.08% or 0.06% or 0.04% or 0.03% or 0.02% or 0.01% or 0.005%. In another embodiment, the Zn content is at least 0.005% and at most 0.15% or 0.12% or 0.10% or 0.08% or 0.06% or 0.04% or 0.03% or 0.02% or 0.01%. In another embodiment, the Zn content is at least 0.01% and at most 0.15% or 0.12% or 0.10% or 0.08% or 0.06% or 0.04 % or 0.03% or 0.02%.
  • the Zn content is at least 0.02% and at most 0.15% or 0.12% or 0.10% or 0.08% or 0.06% or 0.04% or 0.03%. In another embodiment, the Zn content is at least 0.03% and at most 0.15% or 0.12% or 0.10% or 0.08% or 0.06% or 0.04 %. In another embodiment, the Zn content is at least 0.04% and at most 0.15% or 0.12% or 0.10% or 0.08% or 0.06%. In another embodiment, the Zn content is at least 0.06% and at most 0.15% or 0.12% or 0.10% or 0.08%. In another embodiment, the Zn content is at least 0.08% and at most 0.15% or 0.12% or 0.10%. In another embodiment, the Zn content is at least 0.10% and at most 0.15% or 0.12%. In another embodiment, the Zn content is at least 0.12% and at most 0.15%.
  • the Zr content is at most 0.15%. Its content must be limited taking into account the effect on the grain size. Since Zr is an additive element in certain aluminum alloys, it is advantageous to accept it for the purpose of recycling aluminum scrap and waste.
  • the minimum Zr content is 0.0005% and a maximum of 0.15% or 0.10% or 0.05% or 0.02% or 0.01% or 0.005% or 0.001 %. In another embodiment, the minimum Zr content is 0.001% and a maximum of 0.15% or 0.10% or 0.05% or 0.02% or 0.01% or 0.005%. In another embodiment, the minimum Zr content is 0.005% and a maximum of 0.15% or 0.10% or 0.05% or 0.02% or 0.01%.
  • the minimum Zr content is 0.01% and a maximum of 0.15% or 0.10% or 0.05% or 0.02%. In another embodiment, the minimum Zr content is 0.02% and a maximum of 0.15% or 0.10% or 0.05%. In another embodiment, the minimum Zr content is 0.05% and a maximum of 0.15% or 0.10%. In another embodiment, the minimum Zr content is 0.10% and a maximum of 0.15%.
  • the other elements are typically impurities whose content is kept below 0.05%, the whole being below 0.15%; the rest is aluminum.
  • the process for manufacturing the strips according to the invention typically comprises the casting of a plate preferably by vertical semi-continuous casting, which is also known under the term Direct chili casting or DC casting, preferably the scalping of this plate to remove the layer foundry cortex, followed by its homogenization.
  • the plate is cast with an alloy according to the composition described above.
  • the preferred dimensions of the plates according to the invention are from 200 mm to 600 mm in thickness, from 1000 to 3000 mm in width and from 2000 to 8000 mm in length. The plates are then cut to length and scalped.
  • the plate is then homogenized.
  • a homogenization temperature that is too low and a time that is too short will make it necessary to increase the dissolution time. too long significantly degrades productivity. Too high a temperature can produce burns (incipient melting) which degrade the mechanical resistance after the paint has baked and the formability of the strip.
  • the homogenization of the plate is carried out at a temperature between 500°C and 600°C.
  • the homogenization time is advantageously at least 1 hour.
  • An advantageous compromise is homogenization between 540° C. and 580° C. for a period of 1 to 4 hours.
  • the homogenization temperature is between 520°C and 600°C or 580°C or 560°C or 540°C.
  • the homogenization temperature is between 540°C and 600°C or 580°C or 560°C. In another embodiment, the homogenization temperature is between 560°C and 600°C or 580°C. In another embodiment, the homogenization temperature is between 560°C and 600°C.
  • the homogenization time is advantageously at least 1 hour.
  • the maximum homogenization time is 12 hours or 10 hours or 8 hours or 6 hours, or 4 hours or 2 hours.
  • the maximum duration of homogenization is at least 2 hours and at most 12 hours or 10 hours or 8 hours or 6 hours, or 4 hours.
  • the maximum homogenization time is at least 4 hours and at most 12 hours or 10 hours or 8 hours or 6 hours.
  • the maximum duration of homogenization is at least 6 hours and at most 12 hours or 10 hours or 8 hours.
  • the maximum homogenization time is a minimum of 8 hours and a maximum of 12 hours or 10 hours.
  • the maximum homogenization time is at least 10 hours and at most 12 hours.
  • Homogenization may optionally include a second level between 420° C. and 550° C. for a maximum duration of 4 hours.
  • This second stage makes it possible to reduce the temperature of the plate towards its hot rolling temperature when there are production hazards which slow down production.
  • this second stage has a maximum temperature of 550°C and 440°C or 460°C or 480°C or 500°C or 520°C or 540°C.
  • this second stage has a maximum temperature of 540°C and 440°C or 460°C or 480°C or 500°C or 520°C.
  • this second stage has a maximum temperature of 520°C and 440°C or 460°C or 480°C or 500°C.
  • this second stage has a maximum temperature of 500°C and 440°C or 460°C or 480°C. In another embodiment, this second stage has a maximum temperature of 480°C and 440°C or 460°C. In another embodiment, this second stage has a maximum temperature of 460°C and 440°C. The usefulness of this second level is to avoid a double passing through the cooling machine which follows such as that described by application W02016012691.
  • the direct cooling to the hot rolling start temperature is preferably carried out with a direct cooling rate of at least 150° C. per hour.
  • the direct cooling rate is at most 500° C./h.
  • the direct cooling can typically be carried out by a machine such as that described by application WO2016012691.
  • this direct cooling is done in two stages, one of spraying and the other of standardization.
  • this direct cooling can be carried out in two passes in the machine such as that described by application WO2016012691.
  • the slab is then transferred at the hot rolling start temperature to the hot rolling mill.
  • the hot rolling start temperature is between 350°C and 550°C.
  • the hot rolling start temperature is between 500°C and 400°C. Limiting the too high temperature at the start of hot rolling causes the risk of cracks in the plate during hot rolling which can cause scrapping of the plate. Too low a hot rolling start temperature can make the hot rolling end temperature insufficient by making the plate too difficult to roll.
  • the hot rolling start temperature is at least 350° C. and at most 500° C. or 480° C. or 460° C. or 440° C. or 420° C. or 400° C. or 380° C. vs.
  • the hot rolling start temperature is at least 380°C and at most 550°C or 500°C or 480°C or 460°C or 440°C or 420°C or 400°C. In another embodiment, the hot rolling start temperature is at least 400°C and at most 550°C or 500°C or 480°C or 460°C or 440°C or 420°C. In another embodiment, the hot rolling start temperature is at least 420°C and at most 550°C or 500°C or 480°C or 460°C or 440°C. In another embodiment, the hot rolling start temperature is at least 440°C and at most 550°C or 500°C or 480°C or 460°C.
  • the hot rolling start temperature is at least 460°C and at most 550°C or 500°C or 480°C. In another embodiment, the hot rolling start temperature is at least 480°C and at most 550°C or 500°C. In another embodiment, the hot rolling start temperature is at least 500°C and at most 550°C.
  • the plate was rolled into a strip to the final hot rolling thickness between 3 and 10 mm. The temperature at the end of hot rolling is between 250°C and 450°C.
  • the temperature at the end of hot rolling is at least 270° C. and at most 450° C. or 400° C. or 380° C. or 360° C. or 340° C. or 320° C. or 300° C. vs. In another embodiment, the temperature at the end of hot rolling is at least 300°C and at most 450°C or 400°C or 380°C or 360°C or 340°C or 320°C.
  • the hot rolling end temperature is at least 320°C and at most 450°C or 400°C or 380°C or 360°C or 340°C. In another embodiment, the hot rolling end temperature is at least 340°C and at most 450°C or 400°C or 380°C or 360°C. In another embodiment, the hot rolling end temperature is at least 360°C and at most 450°C or 400°C or 380°C. In another embodiment, the temperature at the end of hot rolling is at least 380°C and at most 450°C or 400°C. In another embodiment, the temperature at the end of hot rolling is at least 400°C and at most 450°C.
  • a first embodiment is the combination of a hot rolling start temperature of 400 to 450° C., preferably 400 to 430° C., a rolling end temperature of 350 to 450° C., preferably 350 to 420°C, cooling during hot rolling below 100°C preferably 70°C, and the absence of intermediate annealing during cold rolling.
  • This combination makes it possible to obtain recrystallized states at the hot rolling exit which recrystallize during solution treatment to obtain a good surface quality after painting.
  • a second embodiment is the combination of a hot rolling start temperature of 450 to 500°C, preferably 460°C to 500°C, a hot rolling end temperature of 250 to 350°C, preferably 260 to 320°C, cooling during hot rolling above 100°C, preferably above 125°C, more preferably above 150°C, and intermediate annealing during cold rolling.
  • This combination makes it possible to obtain fibrous states at the hot rolling exit which recrystallize during solution treatment to obtain a good surface quality after painting.
  • the first embodiment is preferred over the second because the intermediate annealing operation is absent, which is more economical.
  • the strip is then cold rolled to the final thickness between 0.8 and 2 mm.
  • the cold rolling is in two parts, separated by an intermediate annealing between 300°C and 500°C, preferentially between 300°C and 400°C, more preferentially between 340°C and 380°C.
  • This intermediate annealing is preferably carried out on the strip wound in a coil instead of a continuous furnace because the furnace for annealing in a coil is simpler to build.
  • the strip is then dissolved in a continuous furnace and then quenched.
  • the solution temperature is between 500°C and 600°C.
  • the solution temperature is at least 520°C and at most 580°C or 570°C or 560°C or 550°C or 540°C. In another embodiment, the solution temperature is at least 540°C and at most 580°C or 570°C or 560°C or 550°C. In another embodiment, the solution temperature is at least 550°C and at most 580°C or 570°C or 560°C. In another embodiment, the solution temperature is at least 560°C and at most 580°C or 570°C. In another embodiment, the solution temperature is at least 570°C and at most 600°C. The dissolution time is between 10s and 60s.
  • a dissolution time of less than 10 s does not allow sufficient solution dissolution of the strip and the properties of the strip of formability and mechanical strength after the baking of the paints are not achieved. Too long a solution time degrades productivity and therefore production costs.
  • Quenching is preferably done with air. Tempering with air is advantageous for the surface quality of the strip, which is an important characteristic for use for body skin parts. Quenching with water causes high cooling rates which deform the strip. The deformations which result from quenching with water then make it necessary to use a leveler which risks damaging the surface quality.
  • the quenching rate up to the temperature of 100°C is at least 15°C/s, preferably more than 20°C/s, preferably more than 30°C/s. Considering the preferred quench with air, the preferred maximum quench rate is 95°C/s.
  • Pre-tempering is obtained by winding the strip at a pre-tempering temperature between 50°C and 100°C followed by cooling to room temperature. This pre-tempering serves to stabilize the mechanical properties and formability of the strip during curing.
  • the strip is reheated to the pre-tempered temperature and then coiled directly at said temperature. This reheating is advantageous for controlling the winding temperature. Indeed, on the one hand the temperature after rapid cooling such as quenching is difficult to control, the reheating makes it possible to finely control the obtaining of the temperature of the strip.
  • the solution treatment and quenching machine is separated from the machine which carries out the reheating for the pre-tempering by an accumulator in which the strip continues its cooling which depends on the length of the accumulated strip.
  • a surface treatment step known to those skilled in the art and useful for the use of the strip by the car manufacturer, often takes place after quenching and before pre-tempering. Reheating then makes it possible to choose a pre-temper temperature independently of the last temperature of the surface treatment.
  • the pre-temper temperature is at least 60°C and at most 100°C or 95°C or 90°C or 85°C or 80°C or 75°C or 70°C or 65°C.
  • the pre-temper temperature is at least 65°C and at most 100°C or 95°C or 90°C or 85°C or 80°C or 75°C or 70°C . In another embodiment, the pre-temper temperature is at least 70°C and at most 100°C or 95°C or 90°C or 85°C or 80°C or 75°C. In another embodiment, the pre-temper temperature is at least 75°C and at most 100°C or 95°C or 90°C or 85°C or 80°C. In another embodiment, the pre-temper temperature is at least 80°C and at most 100°C or 95°C or 90°C or 85°C.
  • the pre-temper temperature is at least 85°C and at most 100°C or 95°C or 90°C. In another embodiment, the pre-temper temperature is a minimum of 90°C and a maximum of 100°C or 95°C. In another embodiment, the pre-temper temperature is a minimum of 95°C and a maximum of 100°C. The pre-tempering takes place during the natural cooling of the coil in the ambient temperature of the workshop for a period between 8 hours and 24 hours.
  • Ambient temperature is a temperature compatible with human activity.
  • the ambient temperature is typically a temperature of 0 to 45°C. Cooling the coil to a temperature of 45° C. at the pre-temper temperature is advantageous because it does not require the use of a cooling means such as an air conditioner during hot seasons.
  • the band is therefore in the T4 state and matures at room temperature between 72 hours and 6 months. This period corresponds to the usual storage period before the manufacture of the bodywork parts.
  • the strip is then used to manufacture a body part.
  • the method of manufacturing the bodywork part therefore comprises the following successive steps
  • the bodywork part has excellent resistance to filiform corrosion, following a corrosion test according to EN 3665.
  • the average length of filiform corrosion filaments in the sanded area is less than 2 mm, preferably less than 1.
  • the average length of the filiform corrosion filaments is less than 1 mm, preferably less than 0.8 mm.
  • Sanding is representative of repairs to a surface defect that occurred during production of the part. These repairs by sanding are carried out by the workers in the production plants and they are well known to those skilled in the art.
  • the plates were then cut to length and scalped then homogenized for 2 hours at 560°C.
  • the homogenizing oven was then set to 540°C.
  • the plates are taken out at 540° C. from the homogenization furnace and cooled to the start temperature of hot rolling according to Table 2.
  • the cooling was carried out by a machine such as that described by the application W02016012691. Plates A, B and C required a double pass and the others passed only once through said machine.
  • the cooling rate was about 350°C/h.
  • the cooling was carried out in two stages, one of spraying followed by a standardization stage. The plates are then hot rolled into a strip.
  • the temperatures at the start of the rolling of plates A, B and C are between 400 and 450°C, while the temperatures at the start of the rolling of the other plates are between 450 and 500°C.
  • plates A, B and C have a temperature between 350 and 400°C while the other plates have an end of hot rolling below 300°C.
  • the end hot rolling thickness of the strip is given in Table 2.
  • the strip is then cold rolled to the intermediate cold rolling thickness.
  • Certain tapes, according to Table 2 are heat treated at 350° C. in a reel for 1 hour.
  • the strip is then rolled to the final thickness of Table 2. [Table 2]
  • the strips were then put into solution and then air quenched in a continuous oven.
  • the solution duration is given in Table 3.
  • the strips were then tempered.
  • the pre-tempering was carried out by winding the strip at the pre-tempering temperature, the resulting coil naturally cooling to room temperature in 12 hours. As these are strips produced under industrial conditions, the ambient temperature varied between 15 and 26°C.
  • the pre-tempering temperatures are given in Table 3.
  • the coils were then aged at room temperature and samples were taken for different characterizations.
  • the stamping performance of strips in the T4 state is tested using the LDH (Limit Dome Height) test.
  • the test specimens had a dimension of 120 x 160 mm for which the dimension of 160 mm was positioned either in the direction in the long direction, which is the direction of rolling, or the transverse direction, which is the direction perpendicular to the direction of rolling, and or the 45° direction between the two previous directions.
  • the results are shown in Table 4.
  • the coils according to the invention E and F have better drawability than the coil G and the latter does not deteriorate with the duration of maturation.
  • Tables 5 and 6 give the results of mechanical characterizations after different maturing times. These results demonstrate the stability of the mechanical properties during maturation, an essential characteristic to allow forming, and in particular stamping, independently of the storage period of the strips.
  • the static mechanical characteristics in tension are determined by a tensile test according to standard NF EN ISO 6892-1.
  • Figure 3 shows the low time sensitivity of the elongations during maturation in Table 5.
  • Figure 4 shows the low time sensitivity of the hardening coefficient at high elongation between 14 and 16% of table 6.
  • Figure 5 shows the low sensitivity to maturation of the ultimate limit and the elastic limit of table 5.
  • the anisotropy was also evaluated for the strip in the T4 state using the Lankford coefficient between 8 and 12% in the rolling direction, transverse to the rolling and at 45% between said directions.
  • the average anisotropy as well as the plane anisotropy could therefore be calculated during the maturation.
  • the results are shown in Table 8 and these characteristics remain stable for the duration of maturation.
  • Lineage is measured as follows. A sample measuring approximately 270 mm (in the direction transverse to the direction of rolling) by 50 mm (in the direction of rolling) is cut from the strip. A pre-strain by tension of 15%, perpendicular to the rolling direction, ie in the direction of the length of the sample, is then applied. The sample is then subjected to the action of a P800 type abrasive paper in order to reveal the lineage. The lineage was measured on sample D, the result of which is shown in FIG. 1. The strip therefore has a satisfactory surface quality for the surface quality after painting of a part manufactured with this strip.
  • Strips D, E and F have a bend angle TT of at least 120° and a bend angle TL of at least 145° in the long rolling direction.
  • Figure 6 shows the low sensitivity to maturation of bend angles with the data in Table 9. [Table 9]

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Abstract

L'invention concerne le domaine des bandes en alliage d'aluminium de la série 6xxx et de son procédé de fabrication. Ces bandes sont particulièrement utiles pour la réalisation de pièces de carrosserie pour véhicule automobiles compte tenu de leur compromis entre la résistance à la corrosion et la formabilité.

Description

Description
Titre : Bande en alliage 6xxx et procédé de fabrication Domaine de l'invention
L'invention concerne le domaine des bandes en alliage d'aluminium destinées à la fabrication par emboutissage de pièces de carrosserie de la caisse en blanc des véhicules automobiles.
Etat de la technique
Les alliages d'aluminium sont utilisés de manière croissante dans la construction automobile pour réduire le poids des véhicules et ainsi diminuer la consommation de carburant et les rejets de gaz à effet de serre.
Les bandes en alliage d'aluminium sont utilisées notamment pour la fabrication de nombreuses pièces de la « caisse en blanc » parmi lesquelles on distingue les pièces de peau de carrosserie (ou panneaux extérieurs de carrosserie) comme les ailes avant, toits ou pavillons, peaux de capot, de coffre ou de porte.
Si de nombreuses pièces sont déjà réalisées en bandes d'alliages d'aluminium, la transposition de l'acier à l'aluminium est encore délicate, du fait de la moins bonne formabilité des alliages d'aluminium par rapport aux aciers.
En effet, ce type d'application requiert un ensemble de propriétés, parfois antagonistes telles que :
- une formabilité élevée à l'état de livraison de la bande, état T4, en particulier pour les opérations d'emboutissage,
- une limite d'élasticité contrôlée à l'état de livraison de la bande, état T4 pour maîtriser le retour élastique lors de la mise en forme,
- un bon comportement dans les divers procédés d'assemblage utilisés en carrosserie automobile tels que le soudage par points, le soudage laser, le collage, le clinchage ou le rivetage,
- une résistance mécanique suffisante après cataphorèse et cuisson des peintures pour obtenir une bonne résistance mécanique en service tout en minimisant le poids de la pièce,
- une bonne résistance à la corrosion, notamment la corrosion filiforme de la pièce finie,
- une compatibilité avec les exigences du recyclage des déchets de fabrication ou des véhicules recyclés,
- un coût acceptable pour une production en grande série. La demande WO2013/037919 divulgue un procédé de fabrication d'une bande en un alliage AIMgSi, consistant à couler une plaque de laminage à partir d'un alliage AIMgSi, à soumettre ladite plaque de laminage à une homogénéisation, à porter la plaque de laminage à la température de laminage pour la laminer à chaud et ensuite, optionnellement, la laminer à froid jusqu'à atteindre l'épaisseur finale. L'objectif de fournir un procédé amélioré de fabrication d'une bande d'aluminium en un alliage AIMgSi, permettant de fiabiliser le processus de fabrication de bandes d'aluminium AIMgSi présentant de très bonnes propriétés de déformation, est atteint en réalisant une bande chaude dont la température est supérieure à 130°C, de préférence comprise entre 135°C et au maximum 250°C, ne dépassent de préférence de préférence pas les 230°C, lorsqu'elle sort de la dernière passe de laminage à chaud pour ensuite enrouler ladite bande chaude à cette température.
La demande JP11172390 divulgue un alliage ayant une composition consistant en, en poids, un ou plusieurs types choisis parmi 0, 2-2,0 % Mg, 0, 3-3,0 % Si, <+0,8 % Cu, 0,01-10,4 % Mn, 0,01- 0,4 % Cr, 0,01 à 0,4 % Zr, 0,01 à 0,4 % V, 0,03 à 0,5 % Fe, 0,005 à 0,2 % Ti et 0,01 à 3,0 % Zn et le reste Al avec des impuretés inévitables. L'alliage est laminé, et la tôle d’alliage résultante est soumise à la chaleur de dissolution avec traitement à >=480°C pendant <+5 min. Par la suite, un refroidissement de première étape est appliqué à la feuille jusqu'à 50-150 C à une vitesse de refroidissement moyenne de 150 C/min. Immédiatement après la fin du refroidissement, le refroidissement de la deuxième étape est effectué jusqu'à 35°C selon l'inégalité - l<log(R)<(0,0178T-l,289), où R est la vitesse de refroidissement moyenne (°C/h) au refroidissement de la deuxième étape et T est la température de finition en °C du premier étage de refroidissement.
La demande JP10060567 divulgue un alliage d'aluminium de composition, en poids, 0,35 à 1,6 % Mg et 0,35 à 1,6 % Si (où Si/Mg > = 0,65), contenant en outre au moins une ou plusieurs espèces parmi <+0,8 % Cu, <+0,1 % Ti, <+0,3 % Fe, <+0,3 % Cr, <+0,8 % Mn et <+0,15 % Zr, et le reste Al avec des impuretés inévitables (respectivement de <+0,05%). Ensuite, la taille des précipités de Si aux joints de grains est régulée à <+l,0pm, la distance entre les précipités est régulée à >=5pm, et sa conductivité électrique est régulée à 40 à 45%.
Problème posé L'invention vise à obtenir un excellent compromis entre l'ensemble des propriétés recherchées et en particulier entre la formabilité et la résistance à la corrosion. La formabilité de la bande est appréciée à l'état T4 après maturation, la maturation correspondant à la durée de transport et de stockage entre la trempe de la bande et son emboutissage sous forme de pièce. La corrosion est appréciée sur la pièce finie, donc après emboutissage de la bande, peinture et cuisson des peintures. La cuisson des peintures est également connue de l'homme du métier comme « bake hardening » car il permet en même temps le durcissement, par revenu, de la bande emboutie pour obtenir les propriétés nécessaires à l'utilisation de la pièce sur un véhicule automobile.
Objet de l'invention Un objet de l'invention est une bande en alliage d'aluminium de composition, en % en poids :
Si : 1,2 - 1,5,
Fe : < 0,25,
Cu : < 0,05,
Mn : <0,15, Mg : 0,20- 0,45,
Cr : 0,002 - 0,09,
Ni : <0,15,
Zn : <0,15,
Ti : < 0,15, Zr : < 0,15, les éléments inévitables et les impuretés au maximum de 0,05% chacune, ensemble 0,15% maximum, le reste aluminium,
Un autre objet de l'invention est une méthode de fabrication d'une bande en alliage d'aluminium selon l'invention comprenant les étapes de : a. Coulée d'une plaque, préférentiellement par coulée verticale semi continue, en alliage selon l'invention, b. Homogénéisation de la plaque préférentiellement à une température entre 500°C et 600°C, plus préférentiellement entre 540 et 580°C et préférentiellement entre 1 heure et 12 heures, optionnellement suivi d'un second palier entre 420°C et 550°C d'une durée maximum de 4 heures, c. Refroidissement de la plaque à la température de début de laminage à chaud entre 350°C et 550°C à une vitesse de refroidissement préférentiellement supérieure à 150°C/h ou refroidissement de la plaque à la température ambiante puis réchauffage de la plaque à la température de ladite température de début de laminage à chaud, d. Laminage à chaud de la plaque en une bande à la température de fin de laminage à chaud entre 250°C et 450°C, e. Laminage à froid de la bande, optionnellement en deux parties séparé par un recuit intermédiaire, préférentiellement en bobine, f. Mise en solution de la bande préférentiellement entre 500°C et 600°C pendant préférentiellement 10s à 60s, suivi par une trempe, g. Pré revenu de la bande à une température par bobinage de la bande entre 50 et 100°C suivi du refroidissement à la température ambiante, h. Maturation de la bande à température ambiante entre 72 heures et 6 mois.
Un autre objet de l'invention est une pièce de carrosserie a. Approvisionnement d'une bande en alliage d'aluminium selon l'invention, b. Emboutissage, c. Peinture, d. Cuisson des peintures entre 15 et 60 minutes à une température entre 120 et 200°C, caractérisée en ce que la longueur moyenne des filaments de corrosion filiforme, à l'issue d'un essai de corrosion selon EN 3665, dans la zone poncée est inférieure à 2 mm, préférentiellement à 1 mm ou que la longueur moyenne des filaments de corrosion filiforme est dans la zone non poncée, inférieure à 1 mm, préférentiellement inférieure à 0.8 mm.
Description des figures
[Fig. 1] : Cette figure est une photo d'un échantillon de la bande après un essai de lignage.
[Fig. 2] : Cette figure précise les dimensions en mm des outils utilisés pour déterminer la valeur du paramètre connu de l'homme du métier sous le nom de LDH (Limit Dôme Height) caractéristique de l'aptitude à l'emboutissage du matériau.
[Fig. 3] : Cette figure montre la variation de l'allongement pendant la durée de maturation avec les données du tableau 5.
[Fig. 4] : Cette figure montre la variation du coefficient d'écrouissage pendant la durée de maturation avec les données du tableau 6. [Fig. 5] : Cette figure montre la variation de la limite élastique et de la limite à la rupture pendant la durée de maturation avec les données du tableau 5.
[Fig. 6] : Cette figure montre la variation de l'angle de pliage pendant la durée de maturation avec les données du tableau 9.
Description de l'invention Tous les alliages d’aluminium dont il est question ci-après sont désignés, sauf mention contraire, selon les règles et désignations définies par l'«Aluminum Association » dans les « Registration Record Sériés » qu’elle publie régulièrement. Sauf mention contraire, les compositions sont exprimées en % en poids. L'expression 1.4 Cu signifie que la teneur en cuivre exprimée en % en poids est multipliée par 1.4.
Les états métallurgiques dont il est question sont désignés selon la norme européenne EN-515. Les caractéristiques mécaniques statiques en traction, en d'autres termes la résistance à la rupture Rm, la limite d'élasticité conventionnelle à 0.2% d'allongement Rp0.2, l'allongement à striction Ag% et l'allongement à la rupture A%, sont déterminées par un essai de traction selon la norme NF EN ISO 6892-1, le prélèvement et le sens de l'essai étant définis par la norme EN 485-1.
Le coefficient d'écrouissage n est évalué selon la norme EN ISO 10275.
Le module d'élasticité est mesuré selon la norme ASTM 1876.
Le coefficient d'anisotropie de Lankford est mesuré selon la norme EN ISO 10113.
La corrosion filiforme est caractérisée avec la norme EN 3665. Les échantillons pour cette caractérisation sont préparés de la façon suivante : pré traction de 2% dans le sens travers de laminage, ponçage typique d'une réparation d'un défaut de surface, puis traitements de surface usuels de l'industrie automobile et une cuisson des peintures avec le traitement typique de 180°C pendant 20 minutes. Le ponçage est un réalisé avec un papier de grain P150 pendant 10 secondes. Certains échantillons ne font pas l'objet d'un ponçage. Avant l'essai de corrosion, les échantillons peints sont rayés avec une largeur de 1 mm pour mettre à nu le métal de l'échantillon de bande d'aluminium au travers de la couche de peinture.
Les angles de pliage, appelés alpha norm, sont déterminés par essai de pliage 3-points selon la norme NF EN ISO 7438 et les procédures VDA 238-100 et VDA 239-200 version 2017.
Sauf mention contraire, les définitions de la norme EN 12258 s'appliquent. Une bande mince, ou pour simplifier une bande, est un produit laminé de section transversale rectangulaire dont l’épaisseur uniforme est comprise entre 0,20 mm et 6 mm.
Le paramètre LDH est largement utilisé pour l'évaluation de l'aptitude à l'emboutissage des bandes. Il a fait l'objet de nombreuses publications, notamment celle de R. Thompson, «The LDH test to evaluate sheet métal formability - Final Report of the LDH Committee of the North American Deep Drawing Research Group», SAE conférence, Detroit, 1993, SAE Paper n°930815. Il s'agit d'un essai d'emboutissage d'un flan bloqué en périphérie par un jonc. La pression serre- flan est ajustée pour éviter un glissement dans le jonc. Le flan, de dimensions 120 mm x 160 mm, est sollicité dans un mode proche de la déformation plane. Le poinçon utilisé est hémisphérique. La figure 2 précise les dimensions des outils utilisés pour réaliser ce test. Le poinçon hémisphérique a un rayon de 50,8mm. Le jonc entre la matrice et le serre flanc a un diamètre de 132,6 mm dont l'axe est commun avec l'axe du poinçon et l'axe d'un alésage du serre flanc et de la matrice. L'alésage du serre flanc et de la matrice a un diamètre de 101,6 mm. Un chanfrein de rayon 6,3 mm est disposé sur la matrice, autour de l'alésage et en vis-à-vis du serre flanc. La lubrification entre le poinçon et la bande est assurée par de la graisse graphitée, par exemple la graisse Shell HDM2. La vitesse de descente du poinçon est de 50 mm/min. La valeur dite LDH est la valeur du déplacement du poinçon à rupture, soit la profondeur limite de l'emboutissage. La rupture est détectée par une diminution de l'effort d'emboutissage de 20 daN. La valeur dite LDH correspond en fait à la moyenne de trois essais, donnant un intervalle de confiance à 95 % sur la mesure de 0,2 mm.
L'invention repose sur le fait qu'il est possible, grâce à une composition adaptée, tolérante à la présence de Cuivre, d'obtenir des bandes combinant une excellente aptitude à l'emboutissage après mise en solution, trempe et maturation à la température ambiante et une très bonne résistance à la corrosion après traitement de cuisson des peintures. En particulier, la tenue à la corrosion filiforme est une propriété importante pour l'usage sur les pièces de carrosseries. Ces pièces sont exposées aux rayures ou impacts accidentels voire malveillants. Lorsque la rayure ou l'impact est suffisamment profond dans la peinture, le métal est exposé à l'environnement extérieur et de la corrosion filiforme peut apparaître. La corrosion filiforme est un mode de corrosion qui part de la rayure ou de l'impact et se propage à la surface du métal sous la peinture. Une petite rayure ou un impact peut donc provoquer une grande surface endommagée particulièrement visible.
Dans un mode de réalisation préféré, la bande selon l'invention a une excellente résistance à la corrosion filiforme après déformation, peinture et cuisson des peintures. La déformation est de 2% dans le sens perpendiculaire au sens de laminage. Une partie de la surface des échantillons est poncée car cela correspond à des réparations pour un défaut de surface lors de la production des pièces de carrosserie. Ces surfaces poncées sont en général plus sensibles à la corrosion filiforme. La peinture comporte toutes les opérations connues en soi de préparation de surface, de cataphorèse puis de mise en peinture. La cuisson des peintures, connue également sous le terme de bake hardening, peut être simulée par un traitement à 180°C pendant 20 minutes. La longueur moyenne des filaments de corrosion filiforme dans la zone poncée est inférieure à 2 mm, préférentiellement à 1 mm. Dans la zone non poncée, la longueur moyenne des filaments de corrosion filiforme est inférieure à 1 mm, préférentiellement inférieure à 0,8 mm. Dans un mode de réalisation préféré, la bande en alliage d'aluminium d'épaisseur entre 0,7 et 1,0 mm selon l'invention à l'état T4 a un LDH minimum d'au moins 26,0 mm. Dans un autre mode de réalisation, la bande d'épaisseur entre 1,1 et 1,5 mm selon l'invention à l'état T4 a un LDH minimum d'au moins 26,5 mm. Cette propriété est importante pour l'emboutissage de géométries complexes. Dans un mode de réalisation préférentiel, la bande selon l'invention à l'état T4 est caractérisée par un coefficient d'écrouissage à des déformations relativement élevées entre 14 et 16% supérieure à 0.26.
Dans un mode de réalisation, l'anisotropie moyenne rm = (rO + 2r45 + r90)/4 de la bande à l'état T4 pendant la maturation est comprise entre 0,54 et 0,66 et l'anisotropie plane Ar = (rO - 2r45 + r90)/2 est inférieure à 0,25. Cette propriété est importante pour la stabilité du comportement à l'emboutissage. Les mesures sont réalisées pour des déformations entre 8 et 12% et selon la norme ISO EN 10113.
Dans un mode de réalisation, la bande selon l'invention à l'état T4 a un angle TT de pliage d'au moins 100°, préférentiellement au moins 120° ou un angle de pliage TL d'au moins 120° préférentiellement d'au moins 145°.
Les plages de concentration imposées aux éléments constitutifs de ce type d'alliage sont décrites ci-dessous :
Si : Le silicium est, avec le magnésium, le premier élément d’alliage des systèmes aluminium- magnésium-silicium (famille AA6xxx) pour former les composés intermétalliques Mg2Si ou Mg5Si6 qui contribuent au durcissement structural de ces alliages pendant la cuisson des peintures. La teneur en Si est entre 1,2 et 1,5%. Une teneur supérieure dégrade l'aptitude au pliage et la résistance mécanique après la cuisson des peintures car le Si ne pourra pas être correctement mis en solution. Lors que la teneur en Si est proche du maximum pré cité, il est nécessaire d'augmenter la durée de la mise en solution, ce qui dégrade la productivité, pour assurer la bonne mise en solution du Si. Un compromis entre la formabilité et la productivité est une teneur en Si de 1,25% à 1,45%, préférablement de 1,25% à 1,40%, plus préférablement 1,30% à 1,35%. Dans un mode de réalisation, la teneur minimum en Si est de 1,25% et le maximum est de 1,50% ou 1,45% ou 1,40% ou 1,35% ou 1,30%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur minimum en Si est de 1,30% et le maximum est de 1,50% ou 1,45% ou 1,40% ou 1,35%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur minimum en Si est de 1,35% et le maximum est de 1,50% ou 1,45% ou 1,40%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur minimum en Si est de 1,40% et le maximum est de 1,50% ou 1,45%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur minimum en Si est de 1,45% et le maximum est de 1,50%. Préférablement, la teneur en Si est en excès par rapport à la teneur en Mg pour obtenir la formabilité requise. L'excès de la teneur en Si par rapport à la teneur en Mg est la différence entre la teneur en Si moins la teneur en Mg. Préférablement, l'excès de la teneur en Si par rapport à la teneur en Mg est au moins de 0,95% en poids, préférablement au moins 1,00% en poids. Fe : Le fer est généralement considéré comme une impureté indésirable. La présence de composés intermétalliques contenant du fer est en général associée à une diminution de la formabilité locale. Cependant les alliages très purs sont coûteux. Un compromis est une teneur en Fe inférieure ou égale à 0,25%, préférablement inférieure ou égale à 0,20% et préférablement supérieure ou égale à 0,05%, plus préférablement supérieure ou égale à 0,10%. Dans un mode de réalisation, la teneur en Fe est au minimum de 0,05% et au maximum de 0,25% ou 0,20% ou 0,15% ou 0,10%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur en Fe est au minimum de 0,10% et au maximum de 0,25% ou 0,20% ou 0,15%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur en Fe est au minimum de 0,15% et au maximum de 0,25% ou 0,20%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur en Fe est au minimum de 0,20% et au maximum de 0,25%.
Mn : Le manganèse a un effet similaire au fer par sa contribution aux précipités intermétalliques communs. La teneur maximum en Mn est de 0,15%. Dans un mode de réalisation, la teneur en Mn est au minimum de 0,05% et le maximum de 0,15% ou 0,10%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur en Mn est au minimum de 0,10% et au maximum de 0,15%.
Mg : Généralement, le niveau de caractéristiques mécaniques des alliages de la famille des AA6xxx augmente avec la teneur en magnésium. Combiné au silicium pour former les composés intermétalliques Mg2Si ou Mg5SÎ6, le magnésium contribue à l'accroissement des propriétés mécaniques comme la résistance mécanique après la cuisson des peintures. La teneur en Mg est comprise entre 0,20 et 0,45%. Une teneur trop importante en Mg diminue la solubilité du Si lors de la mise en solution, ce qui dégrade la formabilité de la bande. Un compromis entre la solubilité du Si et l'accroissement de la résistance mécanique après la cuisson des peintures est une teneur préférablement inférieure ou égale à 0,39%, plus préférablement 0,35% plus préférablement 0,34%, plus préférablement 0,33%. Dans un mode de réalisation, la teneur en Mg est au minimum de 0,25% et au maximum de 0,45% ou 0,40% ou 0,35% ou 0,30%. Dans un mode de réalisation, la teneur en Mg est au minimum de 0,30% et au maximum de 0,45% ou 0,40% ou 0,35%. Dans un mode de réalisation, la teneur en Mg est au minimum de 0,35% et au maximum de 0,45% ou 0,40%. Dans un mode de réalisation, la teneur en Mg est au minimum de 0,40% et au maximum de 0,45%.
L'équilibre entre Mg et Si est également important car, de façon surprenante, il permet la présence de Cu dans l'alliage, comme décrit ci-dessous.
Cu : Dans les alliages de la famille des AA6000, le cuivre est un élément participant à la précipitation durcissante mais il est connu pour dégrader la résistance à la corrosion. La teneur de cuivre est au maximum de 0,05%. Permettre la présence de cuivre dans l'alliage est intéressant économiquement car cela permet de recycler des chutes et déchets d'aluminium qui en contiennent. La présence de cuivre peut provenir tant des chutes et des déchets en tant que tel, mais peut être le fait d'une introduction accidentelle. Par exemple, lors du démantèlement d'un véhicule hors d'usage, il suffit par inadvertance de laisser un fil électrique en cuivre avec les pièces en aluminium pour polluer une plaque obtenue avec de l'alliage d'aluminium recyclé. Dans un mode de réalisation, la teneur en Cu est au minimum de 0,01% et au maximum de 0,05% ou 0,04% ou 0,03% ou 0,02%. Dans un mode de réalisation, la teneur en Cu est au minimum de 0,02% et au maximum de 0,05% ou 0,04% ou 0,03%. Dans un mode de réalisation, la teneur en Cu est au minimum de 0,03% et au maximum de 0,05% ou 0,04%. Dans un mode de réalisation, la teneur en Cu est au minimum de 0,04% et au maximum de 0,05%.
Ti : Cet élément peut favoriser un durcissement par solution solide conduisant au niveau de caractéristiques mécaniques requis et cet élément a de plus un effet favorable sur la ductilité en service et la résistance à la corrosion. Par contre, une teneur maximum de 0,15% pour Ti est requise pour éviter les conditions de formation des phases primaires lors de la coulée verticale, qui ont un effet néfaste sur l'ensemble des propriétés revendiquées. Dans un mode de réalisation, la teneur en Ti est au minimum de 0,01% et au maximum de 0,15% ou 0,12% ou 0,10% ou 0,08% ou 0,06% ou 0,04% ou 0,03% ou 0,02%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur en Ti est au minimum de 0,02% et au maximum de 0,15% ou 0,12% ou 0,10% ou 0,08% ou 0,06% ou 0,04% ou 0,03%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur en Ti est au minimum de 0,03% et au maximum de 0,15% ou 0,12% ou 0,10% ou 0,08% ou 0,06% ou 0,04%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur en Ti est au minimum de 0,03% et au maximum de 0,15% ou 0,12% ou 0,10% ou 0,08% ou 0,06% ou 0,04%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur en Ti est au minimum de 0,04% et au maximum de 0,15% ou 012% ou 0,10% ou 0,08% ou 0,06%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur en Ti est au minimum de 0,06% et au maximum de 0,15% ou 0,12% ou 0,10% ou 0,08%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur en Ti est au minimum de 0,08% et au maximum de 0,15% ou 0,12% ou 0,10%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur en Ti est au minimum de 0,10% et au maximum de 0,15% ou 0,12%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur en Ti est au minimum de 0,12% et au maximum de 0,15%.
Cr : La teneur en Cr est au minimum de 0,002% et au maximum de 0,09% car il sert comme élément durcissant. Il peut être ajouté pour affiner les grains et stabiliser la structure. Dans un mode de réalisation, la teneur en Cr est au minimum de 0,002% et au maximum de 0,09% ou 0,08% ou 0,06% ou 0,04% ou 0,03% ou 0,02% ou 0,01%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur en Cr est au minimum de 0,01% et au maximum de 0,09% ou 0,08% ou 0,06% ou 0,04% ou 0,03% ou 0,02%. Dans un autre mode de réalisation la teneur en Cr est au minimum de 0,02% et au maximum de 0,09% ou 0,08% ou 0,06% ou 0,04% ou 0,03%. Dans un autre mode de réalisation la teneur en Cr est au minimum de 0,03% et au maximum de 0,09% ou 0,08% ou 0,06% ou 0,04%. Dans un autre mode de réalisation la teneur en Cr est au minimum de 0,04% et au maximum de 0,15% ou 0,12% ou 0,10% ou 0,08% ou 0,06%. Dans un autre mode de réalisation la teneur en Cr est au minimum de 0,06% et au maximum de 0,09% ou 0,08%. Dans un autre mode de réalisation la teneur en Cr est au minimum de 0,08% et au maximum de 0.09%. Ni : La teneur en Ni est au maximum de 0,15%. L'alliage est tolérant à la présence de nickel qui peut être introduit par le recyclage. Dans un mode de réalisation, la teneur en Ni est au minimum de 0,002% et au maximum de 0,15% ou 0,12% ou 0,10% ou 0,08% ou 0,06% ou 0,04% ou 0,03% ou 0,02% ou 0,01% ou 0,005%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur en Ni est au minimum de 0,005% et au maximum de 0,15% ou 0,12% ou 0,10% ou 0,08% ou 0,06% ou 0,04% ou 0,03% ou 0,02% ou 0,01%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur en Ni est au minimum de 0,01% et au maximum de 0,15% ou 0,12% ou 0,10% ou 0,08% ou 0,06% ou 0,04% ou 0,03% ou 0,02%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur en Ni est au minimum de 0,02% et au maximum de 0,15% ou 0,12% ou 0,10% ou 0,08% ou 0,06% ou 0,04% ou 0,03%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur en Ni est au minimum de 0,03% et au maximum de 0,15% ou 0,12% ou 0,10% ou 0,08% ou 0,06% ou 0,04%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur en Ni est au minimum de 0,04% et au maximum de 0,15% ou 0,12% ou 0,10% ou 0,08% ou 0,06%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur en Ni est au minimum de 0,06% et au maximum de 0,15% ou 0,12% ou 0,10% ou 0,08%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur en Ni est au minimum de 0,08% et au maximum de 0,15% ou 0,12% ou 0,10%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur en Ni est au minimum de 0,10% et au maximum de 0,15% ou 0,12%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur en Ni est au minimum de 0,12% et au maximum de 0,15%.
Zn : La teneur est au maximum de 0,15% pour ne pas dégrader la résistance à la corrosion. Le Zn étant un élément d'addition dans les alliages d'aluminium, il est intéressant d'en accepter dans un but de recyclage des chutes et déchets d'aluminium en particulier des véhicules hors d'usage. En effet, le Zn est utilisé dans certains alliages de certains composants tels que les échangeurs de chaleur. Dans un mode de réalisation, la teneur en Zn est au minimum 0,001% et au maximum de 0,15% ou 0,12% ou 0,10% ou 0,08% ou 0,06% ou 0,04% ou 0,03% ou 0,02% ou 0,01% ou 0,005% ou 0,002%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur en Zn est au minimum 0,002% et au maximum de 0,15% ou 0,12% ou 0,10% ou 0,08% ou 0,06% ou 0,04% ou 0,03% ou 0,02% ou 0,01% ou 0,005%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur en Zn est au minimum 0,005% et au maximum de 0,15% ou 0,12% ou 0,10% ou 0,08% ou 0,06% ou 0,04% ou 0,03% ou 0,02% ou 0,01%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur en Zn est au minimum 0,01% et au maximum de 0,15% ou 0,12% ou 0,10% ou 0,08% ou 0,06% ou 0,04% ou 0,03% ou 0,02%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur en Zn est au minimum 0,02% et au maximum de 0,15% ou 0,12% ou 0,10% ou 0,08% ou 0,06% ou 0,04% ou 0,03%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur en Zn est au minimum 0,03% et au maximum de 0,15% ou 0,12% ou 0,10% ou 0,08% ou 0,06% ou 0,04%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur en Zn est au minimum 0,04% et au maximum de 0,15% ou 0,12% ou 0,10% ou 0,08% ou 0,06%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur en Zn est au minimum 0,06% et au maximum de 0,15% ou 0,12% ou 0,10% ou 0,08%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur en Zn est au minimum 0,08% et au maximum de 0,15% ou 0,12% ou 0,10%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur en Zn est au minimum 0,10% et au maximum de 0,15% ou 0,12%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur en Zn est au minimum 0,12% et au maximum de 0,15%.
Zr : La teneur en Zr est au maximum de 0,15%. Sa teneur doit être limitée compte tenu de l'effet sur la taille de grain. Le Zr étant un élément d'addition dans certains alliages d'aluminium, il est intéressant d'en accepter dans un but de recyclage des chutes et déchets d'aluminium. Dans un mode de réalisation, la teneur minimum en Zr est de 0,0005% et au maximum de 0,15% ou 0,10% ou 0,05% ou 0,02% ou 0,01% ou 0,005% ou 0,001%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur minimum en Zr est de 0,001% et au maximum de 0,15% ou 0,10% ou 0,05% ou 0,02% ou 0,01% ou 0,005%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur minimum en Zr est de 0,005% et au maximum de 0,15% ou 0,10% ou 0,05% ou 0,02% ou 0,01%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur minimum en Zr est de 0,01% et au maximum de 0,15% ou 0,10% ou 0,05% ou 0,02%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur minimum en Zr est de 0,02% et au maximum de 0,15% ou 0,10% ou 0,05%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur minimum en Zr est de 0,05% et au maximum de 0,15% ou 0,10%. Dans un autre mode de réalisation, la teneur minimum en Zr est de 0.10% et au maximum de 0.15%.
Les autres éléments sont typiquement des impuretés dont la teneur est maintenue inférieure à 0,05%, l'ensemble étant inférieur à 0,15% ; le reste est l'aluminium.
Le procédé de fabrication des bandes selon l'invention comporte typiquement la coulée d'une plaque préférentiellement par coulée semi continue verticale, qui est connue également sous le terme de Direct Chili casting ou DC casting, préférentiellement le scalpage de cette plaque pour enlever la couche corticale de fonderie, suivi de son homogénéisation.
La plaque est coulée avec un alliage selon la composition précédemment décrite. Les dimensions préférentielles des plaques selon l'invention sont de 200 mm à 600 mm d'épaisseur, de 1000 à 3000 mm de largeur et de 2000 à 8000 mm de longueur. Les plaques sont ensuite mises à longueur et scalpées.
La plaque est ensuite homogénéisée. Une température d'homogénéisation trop basse et une durée trop courte imposeront d'augmenter la durée de mise en solution. Une durée trop importante dégrade la productivité. Une température trop important peut produit des brûlures (incipient melting) qui dégradent les la résistance mécanique après la cuisson des peintures et la formabilité de la bande. L'homogénéisation de la plaque est réalisée à une température entre 500°C et 600°C. La durée d'homogénéisation est avantageusement au minimum de 1 heure. Un compromis avantageux est une homogénéisation entre 540°C et 580°C pendant une durée de 1 à 4 heures. Dans un mode de réalisation, la température de l'homogénéisation est entre 520°C et 600°C ou 580°C ou 560°C ou 540°C. Dans un autre mode de réalisation, la température de l'homogénéisation est entre 540°C et 600°C ou 580°C ou 560°C. Dans un autre mode de réalisation, la température de l'homogénéisation est entre 560°C et 600°C ou 580°C. Dans un autre mode de réalisation, la température de l'homogénéisation est entre 560°C et 600°C.
La durée d'homogénéisation est avantageusement au minimum de 1 heure. Dans un mode de réalisation, la durée maximum d'homogénéisation est de 12 heures ou 10 heures ou de 8 heures ou de 6 heures, ou de 4 heures ou de 2 heures. Dans un autre mode de réalisation, la durée maximum d'homogénéisation est au minimum de 2 heures et au maximum de 12 heures ou 10 heures ou de 8 heures ou de 6 heures, ou de 4 heure. Dans un autre mode de réalisation, la durée maximum d'homogénéisation est au minimum de 4 heures et au maximum de 12 heures ou 10 heures ou de 8 heures ou de 6 heures. Dans un autre mode de réalisation, la durée maximum d'homogénéisation est au minimum de 6 heures et au maximum de 12 heures ou 10 heures ou de 8 heures. Dans un autre mode de réalisation, la durée maximum d'homogénéisation est au minimum de 8 heures et au maximum de 12 heures ou 10 heures. Dans un autre mode de réalisation, la durée maximum d'homogénéisation est au minimum de 10 heures et au maximum de 12 heures.
L'homogénéisation peut comporter optionnellement un second palier entre 420°C et 550°C d'une durée maximum de 4 heures. Ce second palier permet de diminuer la température de la plaque vers sa température de laminage à chaud lorsqu'il y a des aléas de production qui ralentissent la production. Dans un mode de réalisation, ce second palier un une température maximum de 550°C et 440°C ou 460°C ou 480°C ou 500°C ou 520°C ou 540°C. Dans un autre mode de réalisation, ce second palier un une température maximum de 540°C et 440°C ou 460°C ou 480°C ou 500°C ou 520°C. Dans un autre mode de réalisation, ce second palier un une température maximum de 520°C et 440°C ou 460°C ou 480°C ou 500°C. Dans un autre mode de réalisation, ce second palier un une température maximum de 500°C et 440°C ou 460°C ou 480°C. Dans un autre mode de réalisation, ce second palier un une température maximum de 480°C et 440°C ou 460°C. Dans un autre mode de réalisation, ce second palier un une température maximum de 460°C et 440°C. L'utilité de ce second palier est d'éviter un double passage dans la machine de refroidissement qui suit telle que celle décrite par la demande W02016012691.
Ensuite, soit la plaque est refroidie à la température ambiante puis réchauffée à une température de début de laminage à chaud inférieure à la température d'homogénéisation soit la plaque est directement refroidie de la température d'homogénéisation à la température de début du laminage à chaud, ce qui permet d'améliorer la productivité car le laminage à chaud peut démarrer immédiatement. Le refroidissement direct à la température de début de laminage à chaud est préférentiellement réalisé avec une vitesse de refroidissement directe d'au moins 150°C par heure. Avantageusement la vitesse de refroidissement directe est d'au maximum 500°C/h. Le refroidissement direct peut typiquement être effectué par une machine telle que celle décrite par la demande W02016012691. Préférentiellement ce refroidissement directe est fait en deux étapes, l'une d'aspersion et l'autre d'uniformisation. Optionnellement, ce refroidissement directe peut être effectué en deux passages dans la machine telle que celle décrite par la demande W02016012691.
La plaque est ensuite transférée à la température de début de laminage à chaud vers le laminoir à chaud. La température de début de laminage à chaud est entre 350°C et 550°C. Préférablement, la température de début du laminage à chaud est entre 500°C et 400°C. Limiter la température trop importante de début de laminage à chaud provoque des risques de criques sur la plaque pendant le laminage à chaud qui peuvent provoquer me rebut de la plaque. Une température trop basse de début de laminage à chaud peut rendre la température de fin de laminage à chaud insuffisante en rendant la plaque trop difficile à laminer. Dans un mode de réalisation, la température de début de laminage à chaud est au minimum de 350°C et au maximum 500°C ou 480°C ou 460°C ou 440°C ou 420°C ou 400°C ou 380°C. Dans un autre mode de réalisation, la température de début de laminage à chaud est au minimum de 380°C et au maximum de 550°C ou 500°C ou 480°C ou 460°C ou 440°C ou 420°C ou 400°C. Dans un autre mode de réalisation, la température de début de laminage à chaud est au minimum de 400°C et au maximum de 550°C ou 500°C ou 480°C ou 460°C ou 440°C ou 420°C. Dans un autre mode de réalisation, la température de début de laminage à chaud est au minimum de 420°C et au maximum de 550°C ou 500°C ou 480°C ou 460°C ou 440°C. Dans un autre mode de réalisation, la température de début de laminage à chaud est au minimum de 440°C et au maximum de 550°C ou 500°C ou 480°C ou 460°C. Dans un autre mode de réalisation, la température de début de laminage à chaud est au minimum de 460°C et au maximum de 550°C ou 500°C ou 480°C. Dans un autre mode de réalisation, la température de début de laminage à chaud est au minimum de 480°C et au maximum de 550°C ou 500°C. Dans un autre mode de réalisation, la température de début de laminage à chaud est au minimum de 500°C et au maximum de 550°C. A la fin du laminage à chaud, la plaque a été laminée en une bande à l'épaisseur finale de laminage à chaud entre 3 et 10 mm. La température de fin de laminage à chaud est entre 250°C et 450°C. Le refroidissement entre le début et la fin du laminage à chaud découle de l'échange thermique usuel de la plaque puis la bande avec l'air à la température ambiante de l'usine, avec les équipements du laminoir à chaud tels que par exemple, non limitatif, les cylindres ou les rouleaux de convoyage ainsi qu'avec les fluides de lubrification ou de refroidissement usuels. Dans un mode de réalisation la température de fin de laminage à chaud est au minimum de 270°C et au maximum de 450°C ou 400°C ou 380°C ou 360°C ou 340°C ou 320°C ou 300°C. Dans un autre mode de réalisation la température de fin de laminage à chaud est au minimum de 300°C et au maximum de 450°C ou 400°C ou 380°C ou 360°C ou 340°C ou 320°C. Dans un autre mode de réalisation la température de fin de laminage à chaud est au minimum de 320°C et au maximum de 450°C ou 400°C ou 380°C ou 360°C ou 340°C. Dans un autre mode de réalisation la température de fin de laminage à chaud est au minimum de 340°C et au maximum de 450°C ou 400°C ou 380°C ou 360°C. Dans un autre mode de réalisation la température de fin de laminage à chaud est au minimum de 360°C et au maximum de 450°C ou 400°C ou 380°C. Dans un autre mode de réalisation la température de fin de laminage à chaud est au minimum de 380°C et au maximum de 450°C ou 400°C. Dans un autre mode de réalisation la température de fin de laminage à chaud est au minimum de 400°C et au maximum de 450°C.
Un premier mode de réalisation est la combinaison d'une température de début de laminage à chaud de 400 à 450°C préférablement de 400 à 430°C, d'une température de fin de laminage de 350 à 450°C préférablement de 350 à 420°C, d'un refroidissement pendant le laminage à chaud inférieur à 100°C préférablement 70°C, et de l'absence d'un recuit intermédiaire au cours du laminage à froid. Cette combinaison permet d'obtenir des états recristallisés en sortie de laminage à chaud qui recristallisent lors de la mise en solution pour obtenir une bonne qualité de surface après peinture.
Un second mode de réalisation est la combinaison d'une température de début de laminage à chaud de 450 à 500°C préférablement de 460°C à 500°C, d'une température de fin de laminage à chaud 250 à 350°C, préférablement de260 à 320°C, d'un refroidissement pendant le laminage à chaud supérieur à 100°C, préférablement supérieur à 125°C, plus préférablement supérieur à 150°C, et d'un recuit intermédiaire au cours du laminage à froid. Cette combinaison permet d'obtenir des états fibrés en sortie de laminage à chaud qui recristallisent lors de la mise en solution pour obtenir une bonne qualité de surface après peinture.
Le premier mode de réalisation est préféré par rapport au second car l'opération de recuit intermédiaire est absence, ce qui est plus économique. La bande est ensuite laminée à froid jusqu'à l'épaisseur finale entre 0.8 et 2 mm. Optionnellement le laminage à froid est en deux parties, séparées par un recuit intermédiaire entre 300°C et 500°C, préférentiellement entre 300°C et 400°C, plus préférentiellement entre 340°C et 380°C. Ce recuit intermédiaire est réalisé préférentiellement sur la bande enroulée en bobine au lieu d'un four continu car le four pour le recuit en bobine est plus simple à construire. La bande est ensuite mise en solution dans un four continu puis trempée. La température de mise en solution est comprise entre 500°C et 600°C. Dans un mode de réalisation, la température de mise en solution est au minimum de 520°C et au maximum de 580°C ou 570°C ou 560°C ou 550°C ou 540°C. Dans un autre mode de réalisation, la température de mise en solution est au minimum de 540°C et au maximum de 580°C ou 570°C ou 560°C ou 550°C. Dans un autre mode de réalisation, la température de mise en solution est au minimum de 550°C et au maximum de 580°C ou 570°C ou 560°C. Dans un autre mode de réalisation, la température de mise en solution est au minimum de 560°C et au maximum de 580°C ou 570°C. Dans un autre mode de réalisation, la température de mise en solution est au minimum de 570°C et au maximum de 600°C. La durée de mise en solution est entre 10s et 60s. Une durée de mise en solution de moins de 10s ne permet pas une mise en solution suffisante de la bande et les propriétés de la bande de formabilité et de résistance mécanique après la cuisson des peintures ne sont pas atteintes. Une durée de mise en solution trop longue dégrade la productivité et donc les coûts de production. La trempe se fait préférablement avec de l'air. Une trempe avec de l'air est avantageuse pour la qualité de surface de la bande, qui est une caractéristique importante pour l'utilisation pour des pièces de peaux de carrosserie. Une trempe avec de l'eau provoque de fortes vitesses de refroidissement qui déforment la bande. Les déformations qui résultent d'une trempe avec de l'eau imposent alors d'utiliser une planeuse qui risque d'endommager la qualité de surface. La vitesse de trempe jusqu'à la température de 100°C est d'au moins 15°C/s préférablement plus de 20°C/s, préférablement plus de 30°C/s. Compte tenu de la trempe préférée avec de l'air, la vitesse de trempe maximum préférée est de 95°C/s.
Ensuite la bande est pré revenue. Le pré revenu est obtenu en bobinant la bande à une température de pré revenu entre 50°C et 100°C suivi d'un refroidissement jusqu'à la température ambiante. Ce pré revenu sert à stabiliser les propriétés mécaniques et la formabilité de la bande pendant la maturation. Dans un mode de réalisation préféré la bande est réchauffée à la température de pré revenu puis directement bobinée à ladite température. Ce réchauffage est avantageux pour contrôler la température de bobinage. En effet, d'une part la température après un refroidissement rapide comme une trempe est difficile à maîtriser, le réchauffage permet de piloter finement l'obtention de la température de la bande. De surcroît, usuellement, la machine de mise en solution et de trempe est séparée de la machine qui réalise le réchauffage pour le pré revenu par un accumulateur dans laquelle la bande poursuit son refroidissement qui dépend de la longueur de la bande accumulée. D'autre part, une étape de traitement de surface, connue de l'homme du métier et utile pour l'utilisation de la bande par le constructeur automobile, a lieu souvent après la trempe et avant le pré revenu. Le réchauffage permet alors de choisir une température de pré revenu indépendamment de la dernière température du traitement de surface. Dans un mode de réalisation, la température de pré revenu est au minimum de 60°C et au maximum de 100°C ou 95°C ou 90°C ou 85°C ou 80°C ou 75°C ou 70°C ou 65°C. Dans un autre mode de réalisation, la température de pré revenu est au minimum de 65°C et au maximum de 100°C ou 95°C ou 90°C ou 85°C ou 80°C ou 75°C ou 70°C. Dans un autre mode de réalisation, la température de pré revenu est au minimum de 70°C et au maximum de 100°C ou 95°C ou 90°C ou 85°C ou 80°C ou 75°C. Dans un autre mode de réalisation, la température de pré revenu est au minimum de 75°C et au maximum de 100°C ou 95°C ou 90°C ou 85°C ou 80°C. Dans un autre mode de réalisation, la température de pré revenu est au minimum de 80°C et au maximum de 100°C ou 95°C ou 90°C ou 85°C. Dans un autre mode de réalisation, la température de pré revenu est au minimum de 85°C et au maximum de 100°C ou 95°C ou 90°C. Dans un autre mode de réalisation, la température de pré revenu est au minimum de 90°C et au maximum de 100°C ou 95°C. Dans un autre mode de réalisation, la température de pré revenu est au minimum de 95°C et au maximum de 100°C. Le pré revenu a lieu pendant le refroidissement naturel de la bobine dans la température ambiante de l'atelier pendant une durée entre 8 heures et 24 heures.
La température ambiante est une température compatible avec l'activité humaine. La température ambiante est typiquement une température de 0 à 45°C. Le refroidissement jusqu'à une température de 45°C de la bobine à la température de pré revenu est avantageux car il n'impose pas l'utilisation d'un moyen de refroidissement comme un climatiseur pendant les saisons chaudes.
La bande est donc à l'état T4 et mature à la température ambiante entre 72 heures et 6 mois. Cette durée correspond à la durée usuelle de stockage avant la fabrication des pièces de carrosserie.
La bande sert ensuite à la fabrication d'une pièce de carrosserie. La méthode de fabrication de la pièce de carrosserie comporte donc les étapes successives suivantes
• Approvisionnement de la bande selon l'invention,
• Emboutissage de la bande,
• Peinture, cette étape comporte toutes les opérations de traitement de surface, de cataphorèse puis de mise en peinture connues par l'homme du métier, • Cuisson des peintures, connue de l'homme du métier sous le nom de « bake hardening » entre 15 et 30 minutes à une température entre 170 et 200°C.
La pièce de carrosserie a une excellente résistance à la corrosion filiforme, à l'issue d'un essai de corrosion selon EN 3665. La longueur moyenne des filaments de corrosion filiforme dans la zone poncée est inférieure à 2 mm, préférentiellement à 1. Dans la zone non poncée, la longueur moyenne des filaments de corrosion filiforme est inférieure à 1 mm, préférentiellement inférieure à 0.8 mm. Le ponçage est représentatif des réparations pour un défaut de surface apparues pendant la production de la pièce. Ces réparations par ponçage sont réalisées par les ouvriers dans les usines de production et elles sont bien connues de l'homme du métier.
Exemples
Des plaques en alliage d'aluminium selon la composition en pourcentage de masse du tableau 1 ont été coulées par coulée semi continue verticale. Les alliages C, D E et F ont une composition selon l'invention. Les dimensions des plaques étaient 1820 * 520 *3500. [Tableau 1]
Les plaques ont ensuite été mises à longueurs et scalpées puis homogénéisées pendant 2 heures à 560°C. La four d'homogénéisation a ensuite été réglé à 540°C. Au bout de 2 heures, les plaques sont sorties à 540°C du four d'homogénéisation et refroidies à la température de début de laminage à chaud selon le tableau 2. Le refroidissement a été effectué par une machine telle que celle décrite par la demande W02016012691. Les plaques A, B et C ont nécessité un double passage et les autres ne sont passés qu'une seule fois dans ladite machine. La vitesse de refroidissement fut d'environ 350°C/h. Le refroidissement a été réalisé en deux étapes, l'une d'aspersion suivie d'une étape d'uniformisation. Les plaques sont ensuite laminées à chaud en une bande. Les températures au début du laminage des plaques A, B et C sont comprises entre 400 et 450°C, tandis que les températures au début du laminage des autres plaques sont comprises entre 450 et 500°C. En fin de laminage à chaud, les plaques A, B et C ont une température entre 350 et 400°C alors que les autres plaques ont une température de fin de laminage à chaud inférieure à 300°C. L'épaisseur de fin de laminage à chaud de la bande est donnée au tableau 2. La bande est ensuite laminée à froid à l'épaisseur de laminage à froid intermédiaire. Certaines bandes, selon le tableau 2, sont traitées thermiquement à 350°C en bobine pendant 1 heure. La bande est laminée ensuite à l'épaisseur finale du tableau 2. [Tableau 2]
Les bandes ont été ensuite mises en solution puis trempées à l'air dans un four en continu. La durée de la mise en solution est donnée au tableau 3. Puis les bandes ont été pré revenues. Le pré revenu a été réalisé en bobinant la bande à la température de pré revenu, la bobine obtenue refroidissant naturellement jusqu'à la température ambiante en 12 heures. Comme il s'agit de bandes produites en condition industrielle, la température ambiante a varié entre 15 et 26°C. Les températures de pré revenu sont données au tableau 3. Les bobines ont ensuite maturé à la température ambiante et des échantillons ont été prélevés pour différentes caractérisations.
[Tableau 3]
La performance à l'emboutissage des bandes à l'état T4 est testée à l'aide du test LDH (Limit Dôme Height).
Les éprouvettes avaient pour dimension 120 x 160 mm pour lesquelles la dimension de 160 mm était positionnée soit dans la direction dans le sens long, qui est le sens de laminage, soit le sens travers, qui est le sens perpendiculaire au sens de laminage, et soit le sens 45° entre les deux précédentes directions. Les résultats sont présentés dans le tableau 4. Les bobines selon l'invention E et F présentent une meilleure aptitude à l'emboutissage que la bobine G et celle-ci ne se dégrade pas avec la durée de la maturation.
[Tableau 4]
L'aptitude en formage est également observable par les analyses suivantes.
Les tableaux 5 et 6 donnent des résultats de caractérisations mécaniques à l'issue de différentes durées de maturations. Ces résultats démontrent la stabilité des propriétés mécaniques pendant la maturation, caractéristique essentielle pour permettre la mise en forme, et en particulier l'emboutissage indépendamment de la durée de stockage des bandes. Les caractéristiques mécaniques statiques en traction sont déterminées par un essai de traction selon la norme NF EN ISO 6892-1.
Ces propriétés mécaniques varient peu pendant la maturation pour garantir la formabilité. En particulier le coefficient d'écrouissage à fort allongement entre 14 et 16% varie de moins de 0,04 pendant la maturation. L'anisotropie du coefficient d'écrouissage est également faible.
La figure 3 montre la faible sensibilité au temps des allongements pendant la maturation du tableau 5.
La figure 4 montre la faible sensibilité au temps du coefficient d'écrouissage à fort allongement entre 14 et 16% du tableau 6.
La figure 5 montre la faible sensibilité à la maturation de la limite à la rupture et de la limite élastique du tableau 5.
[Tableau 5]
[Tableau 6]
L'anisotropie a également été évaluée pour la bande à l'étatT4 à l'aide du coefficient de lankford entre 8 et 12% dans la direction de laminage, transverse au laminage et à 45% entre lesdites directions. L'anisotropie moyenne ainsi que l'anisotropie plane a donc pu être calculée au cours de la maturation. Les résultats sont montrés au tableau 8 et ces caractéristiques restent stables pendant la durée de la maturation.
[Tableau 8]
Des échantillons ont également été prélevés afin de réaliser des essais de corrosion filiforme. La corrosion a été quantifiée au tableau 7 en mesurant la longueur moyenne des filaments de corrosion filiforme ainsi que la longueur de la corrosion filiforme. Ces résultats montrent bien l'influence du cuivre sur la corrosion filiforme.
[Tableau 7]
Le lignage est mesuré de la façon suivante. Un échantillon mesurant environ 270 mm (dans le sens transversal au sens de laminage) par 50 mm (dans le sens du laminage) est découpé dans la bande. Une pré déformation par traction de 15 %, perpendiculaire au sens du laminage, c'est à dire dans le sens de la longueur de l'échantillon, est ensuite appliquée. L'échantillon est ensuite soumis à l’action d’un papier abrasif de type P800 afin de révéler le lignage. Le lignage a été mesuré sur l'échantillon D dont le résultat est montré sur la figure 1. La bande a donc une qualité de surface satisfaisante pour la qualité de surface après la peinture d'une pièce fabriquée avec cette bande.
Les bandes D et F à l'état T4 ont également été caractérisées en pliage. Les bandes D, E et F ont un angle de pliage TT d'au moins 120° et un angle de pliage TL d'au moins 145° dans le sens long de laminage. La figure 6 montre la faible sensibilité à la maturation des angles de pliages avec les données du tableau 9. [Tableau 9]

Claims

Revendications
1. Bande en alliage d'aluminium de composition, en % en poids :
Si : 1,2 - 1,5, Fe : < 0,25,
Cu : < 0,05,
Mn : <0,15,
Mg : 0,20- 0,45,
Cr : 0,002 - 0,09 Ni : <0,15
Zn : <0,15 Ti : < 0,15 Zr : < 0,15, les éléments inévitables et les impuretés au maximum de 0.05% chacune, ensemble 0.15% maximum, le reste aluminium,
2. Bande en alliage d'aluminium selon la revendication 1 caractérisée en ce que Si : 1,25- 1,45, préférablement 1,25 - 1,40.
3. Bande en alliage d'aluminium selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce que Fe : 0,10 - 0,20, ou 0,10 - 0,15 ou 0,15-0,20.
4. Bande en alliage d'aluminium selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que Mn : 0,05 - 0,10.
5. Bande en alliage d'aluminium selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que Mg : est inférieure ou égale à 0,39%, plus préférablement 0,35%, plus préférablement 0,34%, plus préférablement 0,33%.
6. Bande en alliage d'aluminium selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisée en ce que Cu : maximum 0,03, ou Cu 0,01 - 0,04 ou Cu 0,02 - 0,04.
7. Bande en alliage d'aluminium selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisée en ce que Ti < 0,10, ou <0,06, ou 0,02 - 0,08.
8. Bande en alliage d'aluminium selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisée en ce que Cr 0,005 - 0,03 ou Cr 0,01 - 0,05.
9. Bande en alliage d'aluminium selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisée en ce que Ni 0,002 -0,01 ou Ni 0,005 - 0,02.
10. Bande en alliage d'aluminium selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisée en ce que l'excès de la teneur en Si par rapport à la teneur en Mg est au moins de 0,95% en poids, préférablement au moins 1,00% en poids.
11. Bande en alliage d'aluminium selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisée en ce que la bande d'épaisseur entre 0,7 et 1,0 mm à l'état T4 a un LDH minimum d'au moins 26,0 mm, ou en ce que la bande d'épaisseur entre 1,1 et 1,5 mm selon l'invention à l'état T4 a un LDH minimum d'au moins 26,5 mm.
12. Bande en alliage d'aluminium selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 caractérisée en ce que la longueur moyenne des filaments de corrosion filiforme, caractérisée selon l'EN 3665, dans la zone non poncée est inférieure à 2 mm, préférentiellement inférieure à 1 mm , après que la bande a été pré déformée de 2% dans le sens travers de laminage, puis peinte, puis cuisson des peintures à 180°C pendant 20 minutes, ou que la longueur moyenne des filaments de corrosion filiforme, caractérisée selon 3665, dans la zone non poncée est inférieure à 1 mm, préférentiellement inférieure à 0,8 mm, après que la bande a été pré déformée de 2% dans le sens travers de laminage, puis peinte, puis cuisson des peintures à 180°C pendant 20 minutes.
13. Méthode de fabrication d'une bande en alliage d'aluminium selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 comprenant les étapes de : a. Coulée d'une plaque, préférentiellement par coulée verticale semi continue, b. Homogénéisation de la plaque préférentiellement à une température entre 500°C et 600°C, plus préférentiellement entre 540 et 580°C et préférentiellement entre 1 heure et 12 heures, comprenant optionnellement un second palier entre 420°C et 550°C d'une durée maximum de 4 heures, c. Refroidissement de la plaque jusqu'à la température de début de laminage à chaud entre 350°C et 550°C à une vitesse de refroidissement préférentiellement supérieure à 150°C/h ou refroidissement de la plaque jusqu'à la température ambiante puis réchauffage de la plaque jusqu'à ladite température de début de laminage à chaud, d. Laminage à chaud de la plaque en une bande, la température de fin de laminage à chaud entre 250°C et 450°C, e. Laminage à froid de la bande, optionnellement en deux parties séparées par un recuit intermédiaire, ledit recuit est réalisé préférentiellement sur la bande enroulée en bobine, f. Mise en solution de la bande préférentiellement entre 500°C et 600°C pendant préférentiellement 10 à 60 s, suivie par une trempe, g. Pré revenu de la bande à une température par bobinage de la bande entre 50 et 100°C suivi d'un refroidissement jusqu'à la température ambiante, h. Maturation de la bande à température ambiante entre 72 heures et 6 mois.
14. Pièce de carrosserie obtenue par a. Approvisionnement d'une bande en alliage d'aluminium selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, b. Emboutissage c. Peinture d. Cuisson des peintures entre 15 et 60 minutes à une température entre 120 et 200°C, caractérisée en ce que la longueur moyenne des filaments de corrosion filiforme, à l'issue d'un essai de corrosion selon la norme EN 3665, dans la zone poncée est inférieure à 2 mm, préférentiellement inférieure à 1 mm, ou que la longueur moyenne des filaments de corrosion filiforme dans la zone non poncée est inférieure à 1 mm, préférentiellement inférieure à 0,8 mm.
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